Warum fällt aus Wolken Regen?
Es mag wie eine triviale Frage erscheinen, aber die Prozesse, die in Wolken ablaufen, um Regen zu erzeugen, sind immer noch nicht vollständig verstanden. Wir brechen die Wissenschaft hinter diesem alltäglichen Ereignis auf.
Die Schulen lehren, dass im Wasserkreislauf Wasser von der Erdoberfläche verdunstet. Es steigt auf, wird kalt und verdichtet sich zu Wolken. Die Wolken regnen das Wasser zurück an die Oberfläche. Dann geht der Zyklus weiter. Dieses einfache Konzept verbirgt jedoch viele Details, die immer noch die Fragen für die aktuelle Forschung bilden.
Alles startet klein
Wenn die Luft aufsteigt und abkühlt, wird es kalt genug, damit Wasser kondensieren kann. Aber selbst bei dieser Temperatur bildet sich keine Wolke, wenn die Luft perfekt sauber ist. Das liegt daran, dass Wasser etwas braucht, auf das es kondensiert. Zufällig enthält unsere Atmosphäre viele winzige Partikel, sogenannte Aerosole. Ein Aerosol kann aus natürlichen Quellen stammen, wie z. B. Sprühnebel, oder von Menschen verursachte Verschmutzungen, wie z. B. Autoabgase.
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— Cloudymamma (@cloudymamma) January 25, 2020
Das Wasser kondensiert an Aerosolen und es entstehen viele Tröpfchen, in denen sich jeweils Aerosolpartikel befinden. Diese Tröpfchen bilden eine Wolke. Es gibt jedoch eine Grenze für die Größe dieser Tröpfchen - aufgrund der Kondensation können nur Tropfen mit einem Durchmesser von etwa 10 oder 20 Mikrometern entstehen. Dies ist so klein, dass sie praktisch in der Luft schweben und es ist der Grund, warum Wolken nicht vom Himmel fallen. Regentropfen sind mindestens 10- bis 100-mal so groß, also muss etwas anderes passieren.
Die Dinge werden größer
Wir werden hier nur von Wolken sprechen, die über 0 ° C bleiben, damit die Tropfen nicht gefrieren. Um größer zu werden, müssen unsere Tropfen ineinander schlagen und zusammenhalten. Sie wissen immer noch nicht genau, wie es passiert. Das Problem ist, dass die Tropfen so klein beginnen, dass sie sich kaum bewegen, kaum einschlagen und kaum zusammenhalten.
Einige Theorien sagen voraus, dass Turbulenzen die Tropfen zusammenschlagen könnten, oder einige wirklich große Starteraerosole könnten größere Tropfen erzeugen, die mehr kollidieren. Was wir sicher wissen, ist, dass das Endergebnis dieses Prozesses Nieselregen ist. Diese haben eine Größe von rund 100 Mikrometern und sind groß genug, um die Schwerkraft zu übernehmen.
Vom Nieselregen bis zum Regen
Sobald sich Nieselregen gebildet hat, beginnen sie zu fallen. Dabei stoßen sie auf immer mehr Wolken- und Nieseltropfen und werden immer größer. Wie groß, hängt davon ab, wie weit sie sich bewegen, bevor sie aus dem Boden der Wolke fallen.
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— Morri (@RealMrsHoney1) January 30, 2020
Stratuswolken sind nur wenige hundert Meter dick, sodass ein Nieselregen am oberen Rand schnell vom Boden fällt und als Nieselregen zurückbleibt. Diese Wolken produzieren normalerweise leichten Regen. Tiefere Wolken können einige Kilometer von oben nach unten sein. In diesem Fall können die Nieselregen-Tropfen auf ihrem Weg nach unten in viele andere Tropfen prallen. Diese bilden große Regentropfen bis zu einigen Millimetern und erzeugen stärkeren Regen.
Die ganze Wissenschaft beginnt jedoch mit winzigen Aerosolpartikeln. Denken Sie beim nächsten Regen daran, dass jeder Tropfen aus einem winzigen Samenkorn stammt.